Geologie der Schweiz
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Ära Periode Epoche Quartär Holozän Alter in Mio. Jahre 0.01 Pleistozän 2.6 Neogen Pliozän 5 Miozän Känozoikum 23 Paläogen Oligozän 34 Dieser reich illustrierte Überblick zur geologischen Entstehung der Schweiz richtet sich an Berggänger, Naturfreundinnen und Studierende. Für die vorliegende 9. Auflage wurde der Inhalt überarbeitet, aktualisiert und neu strukturiert. Eozän 56 Paläozän 66 Kreide Späte 100 Frühe 145 Jura Malm 164 Dogger 174 Lias Mesozoikum 201 Trias Späte 237 Mittlere 247 Frühe 252 359 Toni P. Labhart, geboren 1937, war bis 1998 Professor für Mineral- und Gesteinskunde an der Universität Bern. In zahlreichen Publikationen, Kursen, Exkursionen und Vorträgen hat er die schwierige Materie Geologie interessierten Nichtfachleuten nähergebracht. Er gilt als der Schweizer Geologe, der in den letzten Jahrzehnten am meisten für die Popularisierung seines Fachgebiets getan hat. 419 www.ott-verlag.ch/geologie-schweiz Perm 299 Karbon Spätes 323 Frühes Präkambrium Päläozoikum Devon Silur 444 Ordovizium 485 Kambrium Christian Gnägi, geboren 1961, studierte an der Universität Bern und der ETH Zürich Geografie, Biologie, Geologie und Ökologie. In seiner Dissertation setzte er sich mit der eiszeitlichen Landschaftsentwicklung am bernischen Alpenrand auseinander. Er bearbeitet mit seinem Büro weg > punkt Aufträge in den Bereichen Geologie, Ökologie und Exkursionen ( www.weg-punkt.ch ). Einige seiner Schwerpunkte sind Eiszeitgeologie, Karst, Landschaftsentwicklung und Fossilien. Geologie der Schweiz Zeitstufen Wollten Sie nicht schon immer mehr über die Geologie der Schweiz wissen, ohne sich endlos mit Fachausdrücken herumschlagen zu müssen? Dieses Buch setzt bei den Besonderheiten am Wegrand an und erleuchtet deren Hintergründe. Die Landschaft birgt viele Geschichten über ihr Werden und Vergehen – Sie müssen sie nur zu lesen wissen. Dabei soll Ihnen dieses Buch helfen und nicht nur die Besonderheiten am Wegrand aufzeigen, sondern Ihnen auch die Sprache der Geologie nahebringen. Christian Gnägi / Toni P. Labhart Geologie der Schweiz Gnägi /Labhart Geologische Zeitskala 541 Proterozoikum 2500 Archaikum 4550 Quelle: Geologic Time Scale Foundation (2012) Ott_UG_Geologie_141128.indd 1 9., vollständig überarbeitete Auflage Abkürzungen A Ad An Ax Be BI Bh Br D DB Dr EB EL Gu FS IL KI Kp L LL M Ma Zone von Arosa Adula-Decke Antigorio-Decke Axen-Decke Berisal-Decke Bergeller Intrusion Bernhard-Deckenkomplex Breccien-Decke Doldenhorn-Decke Dent-Blanche-Decke Drusberg-Decke Err-Bernina-Decke Engadiner-Linie Gurnigel-Decke Falknis-Sulzfluh-Decke Insubrische Linie Klippen-Decke Innerschweizer Klippen Lebendun-Decke Leventina-Lucomagno-Decke Morcles-Decke Maggia-Decke ML Monte-Leone-Decke Mo Malenco-Fenster MR Monte-Rosa-Decke MS Margna-Sella-Decke Ni Niesen-Decke NS Nappe-Supérieure P Piatta-Decke R Randkette der Drusberg-Decke RSL Rhone-Simplon-Decke S Simano-Decke Sä Säntis-Decke SC Sion-Courmayeur Zone Si Silvretta-Decke Su Suretta-Decke Ta Tambo-Decke Ts Tsaté-Decke U Urseren-Zone V Verampio-Decke Ve Verrucano Wi Wildhorn-Decke ZS Zone Zermatt-Saas-Fee 28.11.14 13:18 Inhaltsverzeichnis Vorwort7 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Grundwissen kompakt – Geologie der Schweiz im Überblick Zum Gebrauch dieses Buches Die Schweiz im geologischen Gesamtbild Europas Die Grosslandschaften – Mittelland, Jura und Alpen Die geologische Erforschung der Schweiz Der aktuelle Kenntnisstand Der Kreislauf der Gesteine Entstehung des Landschaftsreliefs 2Mittelland 2.1 Grundgebirge bis Mesozoikum – der unsichtbare Untergrund 2.2 Molassebecken – was von den Alpen übrig geblieben ist 2.3 Deformation: Falten, Brüche und Schuppenbildung 2.4Das Quartär – der letzte Schliff 3Jura 3.1 Kristallines Grundgebirge und Oberrhein-Graben – der geheimnisvolle Untergrund 3.2 Der Ablagerungsraum vom Karbon bis zum Quartär – Saurier, Krokodile und Eiskappen 3.3 Deformation: Falten, Brüche und Überschiebungen 4Alpen 4.1 Der Aufbau der Alpen 4.2 Helvetikum – Höhlensysteme mit Anschluss ans Mittelmeer 4.3 Zentralmassive – so unverrückbar sind sie nicht 4.4 Penninikum – der Farbtupfer der Alpengesteine 4.5 Ostalpin – ein Gruss vom Südufer des Ozeans 4.6 Südalpin – Saurier, tiefe Seen und rote Pflastersteine 10 11 14 17 20 23 28 43 43 49 51 56 58 61 69 73 86 93 112 117 5 Geologische Entwicklung der Schweiz – eine chronologische Zusammenfassung 5.1 Vom kristallinen Grundgebirge bis zum Perm130 5.2 Trias bis Mittlere Kreide: Zerbruch Pangäas und Öffnung von Ozeanen 131 5.3 Kreide bis Neogen: Vom Ozean zum Hochgebirge 134 5.4 Quartär bis heute: Kalt- und Warmzeiten 137 5.5Altersbestimmung 138 6Vertiefung 6.1Plattentektonik 142 6.2 Eiszeiten – die Vergletscherung der Schweiz im Quartär148 6.3Und sie bewegt sich immer noch – Neotektonik, Bergstürze und Erdbeben 158 6.4 Karst und Höhlen 164 6.5 Metamorphose und metamorphe Gesteine 171 6.6 Strahler, Kristalle, Bodenschätze und Meteoriten 174 GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 5 28.11.14 12:02 7Anhang Weiterführende Literatur Glossar – einige wichtige Fachausdrücke Stichwortverzeichnis 186 188 196 GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 6 28.11.14 12:02 Vorwort Abb. 1.1 Calcit Kleinode am Wegrand – Calcitkristalle begegnen uns in einer grossen Vielfalt an Formen. Sie erreichen nur selten die Grösse der bekannten Bergkristalle (Quarz), sind aber viel häufiger zu finden und auch schön. Wie sind die Riesenbergkristalle vom Planggenstock entstanden? Warum findet man auf der Scesaplana auf 3000 m ü.M. versteinerte Meerestiere? Woher kommen die farbenprächtigen Kiesel in der Emme? Sicher haben Sie auch schon unterwegs über skurrile Felsen, verbogene Gesteinsschichten oder auffällige Steine gestaunt. Da möchte man doch wissen, wie diese Felsform entstanden ist, wie jene Versteinerung heisst, wie alt die Berge sind – und vieles mehr. Bei solch alltäglichen Beobachtungen setzt dieses Buch an: Hintergründe erleuchten, Verständnis vermitteln und «Gwunder» wecken nach mehr. Es möchte helfen, die in der Landschaft verborgenen Geschichten über ihr Werden und Vergehen zu entdecken – und dabei die Sprache der Geologie nahebringen. Naturbegeisterten und Lernenden, die sich mit der Materie befassen (müssen), wird hiermit ein knapp gehaltenes und gut illustriertes Werk zum Einstieg angeboten. Wir haben uns auf die Darstellung der grossen, wesentlichen Zusammenhänge beschränkt. Angaben zu weiterführender Literatur finden sich im Anhang. gen, das Überlassen von Illustrationen und Fotos oder auch einfach für die wohlwollende Ermutigung bei dem nicht einfachen Unterfangen, ein kurzes, leicht verständliches und zeitgemässes Buch über die Geologie der Schweiz zu verfassen. Der Kontakt mit den Lesenden ist uns wichtig. Schreiben Sie uns, wenn Sie Bemerkungen oder Änderungsvorschläge haben. Kontaktadresse: Christian Gnägi, Länggasse 7 CH-3360 Herzogenbuchsee E-Mail: [email protected] Mit dieser Auflage erhält das Buch eine neue Struktur, und die Inhalte wurden aktualisiert. Einige Kapitel sind gänzlich überarbeitet, da die Forschung immer tiefer vordringt. Nachdem Toni Labhart über bald dreissig Jahre das Buch «Geologie der Schweiz» geprägt und immer erweitert hat, übergibt er bei dieser Ausgabe den Stab an Christian Gnägi. Vielen Kolleginnen und Kollegen sind wir zu grossem Dank verpflichtet: für Anregun- GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 7 28.11.14 12:02 1 Grundwissen kompakt – Geologie der Schweiz im Überblick GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 9 28.11.14 12:02 Geologie der Schweiz Zum Gebrauch dieses Buches Dieses Buch ist nicht chronologisch nach der Entstehung der geologischen Baueinheiten gegliedert, denn das Alter sieht man einem Berg oder Tal nicht an. Wir orientieren uns im Folgenden an dem, was alle sehen können, wenn sie mit offenen Augen durch die Landschaft streifen, an den Phänomenen und den Besonderheiten, die unser Interesse wecken. Schroffe Felsen, Karrenfelder, Höhlen, farbige Gesteine, Versteinerungen und Kristalle fallen auf, wollen erklärt und verstanden werden. Die Struktur dieses Buches geht deshalb zuerst einmal von den drei auffälligen Grosslandschaften der Schweiz aus: Das flache bis hügelige Mittelland liegt zwischen den zwei Gebirgen des Juras und der Alpen ( Kap. 2–4). Vorausgehend wird in Kapitel 1 geologisches Fachwissen zusammengefasst, das zum Grundverständnis nötig ist. Die Entstehungsgeschichte wird in Kapitel 5 als Gesamtschau präsentiert. In Kapitel 6 folgen dann vertiefende und erweiternde Abschnitte zu übergreifenden Themen, für diejenigen, die noch mehr wissen wollen. 10 Auch wenn die Struktur dieses Buches also vom Räumlichen und seinen geologischen Besonderheiten ausgeht, wird doch immer wieder von bestimmten Zeitabschnitten (z. B. Perm oder Mesozoikum) und ihrem Alter die Rede sein. Als Hilfe hierzu dient die Übersichtstabelle im hinteren Einband. Zeitliche Begriffe sind zur besseren Erkennung kursiv gesetzt. Etwas gewöhnungsbedürftig ist dabei, dass in der Geologie oft Zeiteinheiten und die während dieser Zeit entstandenen Gesteinseinheiten den gleichen Namen tragen. «Kreide» meint also einerseits einen Zeitabschnitt im Späten Mesozoikum, andererseits Ablagerungen GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 10 dieser Zeit, oder «Jura» den mittleren Abschnitt des Mesozoikums, aber gleichzeitig auch das Juragebirge. Wir haben uns um eine möglichst verständliche Sprache bemüht. Allerdings gehören zum Eintauchen in ein Fachgebiet gewisse Fachausdrücke dazu, nicht zuletzt, um auch den Bezug zur übrigen Literatur herzustellen. Diese Fachbegriffe sind meist beim erstmaligen Gebrauch im Text erklärt oder Erklärungen in Klammern angefügt. Die in Kapitel 1 eingeführten Fachbegriffe werden später vorausgesetzt. Viele Begriffe werden zudem im Glossar am Schluss des Buches erklärt. Die Karte im vorderen Einband enthält die wichtigsten Namen der geologischen Einheiten der Schweiz. Sie werden im Glossar nicht nochmals aufgeführt. Im hinteren Einband sind drei Querprofile durch die Schweiz abgebildet. Diese beiden Karten sollen helfen, eine dreidimensionale Vorstellung der Schweiz aufzubauen. Im Laufe der Zeit wurden durch die vielen Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen Namen für Gesteinseinheiten geprägt, die zwar heute noch gebräuchlich, aber veraltet oder nicht offiziell akzeptiert sind, weil sie nicht den aktuellen Nomenklatur-Regeln entsprechen. Da sie aber in der älteren Literatur vorkommen, ist es hilfreich, wenn man sie kennt (z. B. «Würm» für die letzte Kaltzeit). Wir weisen teilweise in Klammern auf solche Namen hin, oder setzen sie in doppelte Anführungszeichen. Auch in der neueren geologischen Fachliteratur sind solche Begriffe in Anführungszeichen gesetzt. Ebenfalls in Anführungszeichen sind übertragene Begriffe. 28.11.14 12:02 1 Grundwissen kompakt – Geologie der Schweiz im Überblick Abb. 1.2 Die schweizerischen Grosslandschaften als Teil Mitteleuropas Der Alpenbogen (3) erstreckt sich über 1000 km und acht Staaten. Der schweizerische Anteil besteht aus den Zentralalpen (im Unterschied zu den West- und Ostalpen). Der grössere Teil des Juras (1) und seine höchste Erhebung liegen in Frankreich. Das Mittelland (2) reicht von Frankreich bis weit nach Süddeutschland und Österreich. Die rote Linie zeigt die ungefähre Plattengrenze zwischen der Europäischen und der Adriatischen Platte. In den Alpen heisst diese Grenze Periadriatisches Lineament und der schweizerische Abschnitt Insubrische Linie. In der Vergrösserung des Satellitenbilds (die blaue Linie markiert die Schweizer Landesgrenze im Südtessin) wird deutlich, dass diese unterirdische Plattengrenze die Entstehung ganzer Talfolgen bestimmte ( Kap. 4.6). © http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Alpenrelief_01.jpg 1.1 Die Schweiz im geologischen Gesamtbild Europas Die Staatsgrenzen der Schweiz beruhen nicht auf geologischen, sondern auf geschichtlichen Gegebenheiten. Geologisch gesehen, ist die Schweiz ein Ausschnitt aus viel grösseren Einheiten. Für viele ist es Teil des schweizerischen Identitätsbewusstseins, dass Jura, Alpen und Mittelland «uns» gehören. Doch sie erstrecken sich weit über die Schweizer Grenzen hinaus und sind Teilgebiete Mitteleuropas ( Abb. 1.2). Es ist daher für das Verständnis der Geologie der Schweiz wichtig, aus einem grösseren Blickwinkel auf die Schweizer Besonderheiten zu zoomen. 11 GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 11 28.11.14 12:02 Geologie der Schweiz Abb. 1.3 Die Bauelemente Europas geändert nach O. Adrian Pfiffner (2009): Geologie der Alpen. Haupt, Bern Der euroasiatische Kontinent, auf dem die Schweiz liegt, hat schon eine lange Geschichte. In den Gesteinen der Schweizer Alpen wurden Mineralkörner gefunden, deren Alter auf über 3 Mrd. Jahre datiert wurde. Der heutige Zeitpunkt zeigt nur eine Momentaufnahme. Der Kontinent besteht aus einem Mosaik verschieden alter Erdteile (= Platten), die aneinanderstiessen und so «zusammengeschweisst» wurden ( Kap und 6.1). Dadurch änderten sich Form und Grösse unseres Kontinents immer wieder. Mindestens zweimal war er Teil eines «Superkontinents», in dem alle Landblöcke zusammengeschlossen waren, der aber wieder auseinanderbrach. Der Baltische Schild ist das älteste Teilstück Europas (­ ­Abb. 1.3). Er enthält bis zu 3,5 Mrd. Jahre alte Gesteine. 1.5 12 GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 12 28.11.14 12:02 1 Grundwissen kompakt – Geologie der Schweiz im Überblick Riesige Areale davon liegen aber nicht an der Oberfläche, sondern unter jüngeren Ablagerungen. Wenn wir zu den Alpen aufschauen, so erscheinen sie wie für die Ewigkeit geschaffen. Es ist schwer vorstellbar, dass da vorher schon mehrere andere Gebirge standen, die alle wieder abgetragen (eingeebnet) wurden. In seiner «jüngeren» Vergangenheit ist Europa etwa alle 100 bis 200 Mio. Jahre wieder mit einer anderen Platte zusammengestossen und erlebte dadurch eine neue Gebirgsbildung (vereinfacht kann man sich dies vorstellen wie die Knautschzone, wenn zwei Autos frontal zusammenstossen). Die drei jüngsten Gebirgsbildungen sind: • Die kaledonische (Ordovizium bis Silur): Sie prägte die Gebirge Nordwesteuropas (Norwegen, Schottland, Irland), erfasste aber auch andere Regionen und kann ebenfalls im Grundgebirgssockel der Schweiz nachgewiesen werden. • Die variszische (Karbon und Frühes Perm): Es entstanden u. a. Ural, Ardennen, Rheinisches Schiefergebirge, Harz, Erzgebirge, Fichtelgebirge, Odenwald, Spessart, Vogesen, Schwarzwald, Böhmische Masse, Massif central sowie Teile Spaniens und Portugals, Sardiniens und Korsikas. An vielen Orten stieg Magma (= flüssiges Gestein aus dem Erdinnern) auf, das zu ausgedehnten Gesteinskörpern aus Granit erstarrte oder in Vulkanen ausbrach. Diese Granite bilden den Kern der Zentralmassive in den Schweizer Alpen ( Kap. 4.3) und sind auch in den penninischen Decken ( Kap. 4.4) vorhanden. Fast alle Granite der Schweiz entstanden in dieser Phase. Im Südalpin und Penninikum liegen grössere vulkanische Gesteinseinheiten aus dieser Zeit (Perm). GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 13 • Die alpine (Ende Kreide bis heute): Sie umfasste nicht nur die Alpen, wie man denken könnte, sondern auch die Karpaten, den Apennin, die Dinariden, die Pyrenäen und den Atlas. Als noch wenig abgetragene Ketten entsprechen sie in Form und Höhenlage am besten unserer Vorstellung von Gebirgen. Teilweise umschliessen sie Beckenlandschaften, die mit Abtragungsschutt gefüllt sind, oder werden durch solche begrenzt (z. B. das nordalpine Mittelland und die Poebene). Grundlegend für den geologischen Aufbau der Schweiz – und damit für das Verständnis der Geologie der Schweiz – ist, dass nach der variszischen Gebirgsbildung bis zur Trias der grosse Superkontinent Pangäa bestand, in dem die heutigen Kontinente alle vereinigt waren. Seine Gesteine waren aus Resten früherer Gebirgsbildungen, sogenanntem Altkristallin, aufgebaut. Denn bei jeder neuen Gebirgsbildung wurden Reste älterer Gebirge und ihr Abtragungsschutt wieder eingefaltet. Altkristallin ist somit keine einheitliche Bildung, sondern für die Alpen ein Sammelbegriff, der alle metamorphen Gesteine (zur Metamorphose siehe Kap. 6.5) mit einem Altersspektrum bis und mit der variszischen Gebirgsbildung umfasst. Die Entzifferung ihrer Geschichte ist spannend wie ein Krimi. Während der variszischen Gebirgsbildung stieg an vielen Orten Magma ins Altkristallin auf, das zum Teil in Vulkanen ausbrach. Damals war hier Festland, und die Gebirge unterlagen starker Abtragung. Die daraus entstandenen Sedimente des Karbons und Perms bestehen denn auch aus erodiertem Altkristallin und Vulkaniten (sowie untergeordnet Kohlelagen, daher der Name «Karbon»). Wenn sich die Erdkruste durch Bewegun- 13 28.11.14 12:02 Geologie der Schweiz gen im Erdinneren dehnt, sinkt der ausgedünnte Teil ein. Es entsteht ein Graben, wie z. B. der Oberrhein-Graben zwischen Schwarzwald und Vogesen ( Kap. 3.1). In solchen eingesenkten Mulden (Permokarbon-Tröge, Kap. 5.1) sind die Sedimente des Perms und Karbons erhalten geblieben. Dieser alte kontinentale Sockel ist als Grundgebirge unter der ganzen Schweiz zu finden. Zugleich bildet er den kristallinen Anteil vieler Decken in den Alpen. Das Grundgebirge beinhaltet also drei Elemente: • Altkristallin: metamorphes Kristallin von abgetragenen Gebirgen, • Erstarrungsgesteine (= Magmatite) aus der variszischen Gebirgsbildung, • Sedimente des Perms und Karbons. Der Gastern-Granit – Gruss aus dem Perm Einen Hinweis auf die permische Verwitterung erhalten wir im Gasterntal. Im Schutt fallen unter hellen bis grünlichen auch rotgesprenkelte Granitgerölle auf ( Abb. 4.24, S. 90). Der Gastern-Granit ist einer der variszischen Granitkörper im Aar-Massiv. Er war bereits beim ersten Mal der Verwitterung ausgesetzt, weil das ihn einhüllende Altkristallin abgetragen worden war. Das heisse und trockene Klima dieser Zeit führte zur Verwitterung und damit Rotfärbung von Feldspäten. Im Mesozoikum sank der Gastern-Granit durch die Dehnungsbewegungen in Pangäa wieder unter den Meeresspiegel und wurde erneut von Sedimenten überdeckt. Das helle Band der Trias unterhalb des Kanderfirns markiert die Grenze Sediment/ Kristallin deutlich. 14 GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 14 Als Pangäa im Mesozoikum auseinanderbrach, wurden in den zwischen den Kontinenten entstandenen Meeren erneut Sedimente abgelagert. Der Unterbau des Gebiets, aus dem während der alpinen Gebirgsbildung dann die Schweiz zusammengeschweisst wurde, war also ein alter, abgetragener Grundgebirgssockel mit einer jüngeren Sedimentbedeckung. Diese Zweiteilung in Grundgebirge und mesozoische Sedimentbedeckung findet man überall im Aufbau der Schweiz wieder, vom Jura bis ins Tessin. 1.2 Die Grosslandschaften – Mittelland, Jura und Alpen Unsere umgangssprachliche Einteilung in die drei Grosslandschaften beruht auf den Landschaftsformen. Während Mittelland die anschauliche Bezeichnung für das flache und hügelige Gebiet zwischen Jura und Alpen ist, gelten die steilen Kalkwände der Voralpen als nördlicher Alpenrand ( Abb. 1.4). Geologisch betrachtet, sieht dies etwas anders aus. Die Entstehung aller drei Landschaften ist mit der Faltung und Abtragung der Alpen verknüpft – überprägt durch die Eisvorstösse der letzten 2,5 Mio. Jahre. Ob etwas markant in Erscheinung tritt, hat vor allem mit der Härte und damit der Erosionsresistenz der Gesteine zu tun. Landschaftskörper aus weicheren Gesteinen neigen zu runderen Formen und flacheren Hangwinkeln. Das Mittelland Das Mittelland ( Abb. 1.5, S. 16) ist die fruchtbarste und am dichtesten besiedelte Landschaft der Schweiz. Es weist ein engmaschiges Strassen- und Eisenbahnnetz sowie viel Platz für Industrie und Landwirtschaft auf. Zum Mittelland gehören nicht nur die Flus- 28.11.14 12:02 1 Grundwissen kompakt – Geologie der Schweiz im Überblick Abb. 1.4 Hohgant-Nordwand – der morphologische Alpenrand Die Nordwand des Hohgant im hintersten Emmental tritt prominent in Erscheinung, weil sie vor allem durch harte, erosionsresistente Kalke aufgebaut wird (z. B. Schrattenkalk vom damaligen europäischen Kontinentalrand = Helvetikum). Die Niederhorn-Hohgant-Kette wird deshalb oft als «Helvetische Randkette» der Alpen bezeichnet. Die darunterliegenden Schichten des Flyschs und der Subalpinen Molasse sind weicher und deshalb nicht als Fels sichtbar, wurden aber durch die Alpenfaltung ebenfalls abgeschert und aufs Vorland überschoben. Die Lage des Alpenrands hängt somit von der Definition ab, was als Alpen bezeichnet wird. sebenen, sondern auch das vor­alpine Hügelgebiet vom Appenzellerland bis zum Genfersee. Es beginnt im SW nördlich von Chambéry in Frankreich, dort, wo sich Jura und Alpen auftrennen. Die Breite nimmt nach NE bis ins süddeutsche und österreichische Alpenvorland auf 140 km zu (­ Karte im vorderen Einband). Das Mittelland war ursprünglich ein Becken längs der Alpen, das auch das Gebiet des heutigen Juras umfasste (der damals noch nicht aufgefaltet war). Darin lagerten die Alpenflüsse seit dem Paläogen die Molasse ab (Abtragungsschutt der Alpen). Es wurde gleichzeitig laufend umgestaltet und sogar in die Alpenfaltung einbezogen (Subalpine Molasse). Ein später Schub aus SE formte aus dem Nordrand des Beckens den Jura. Die Gletschervorstösse im Quartär schürften in der Molasse tiefe Täler und Becken aus. In diesen Übertiefungen liegen die Alpenrandseen, oder sie wurden mit glazialen Sedimenten aufgefüllt und enthalten grosse Grundwasservorkommen. 15 GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 15 28.11.14 12:02 Geologie der Schweiz Abb. 1.5 Das westliche Mittelland Gewitterstimmung über dem blinkenden Seeland. Im Vordergrund die spätglaziale Schwemmebene zwischen Biel und Solothurn mit der Aare, im Hintergrund die drei Jurarandseen: Murtensee (links), Neuenburgersee (rechts hinten) und davor der Bielersee mit der St. Petersinsel (Blickrichtung von der ersten Jurakette nach SW). Schwach erkennbar sind auch die talparallelen, längsgeschliffenen, bewaldeten Hügelzüge, die die Gletscherflussrichtung anzeigen. Der Jura Der Jura ist neben den Alpen das zweite Gebirge der Schweiz und macht etwa 10 Prozent der Landesfläche aus ( Abb. 1.6). Er beginnt in Frankreich südlich des Genfersees und verläuft dann über 300 km in einem lang gezogenen Bogen beidseits der französisch- schweizerischen Grenze bis über Schaffhausen hinaus nach Deutschland. In Frankreich liegen Alpen- und Jurakette zuerst noch nebeneinander. Dann löst sich der Jura gegen NE ab und wird ein eigenes Gebirge. Der höchste Punkt liegt westlich des Genfersees (Crêt de la Neige, 1718 m ü. M.). Bedeutende Gipfel in der Schweiz sind La Dôle (1677 m ü. M.), Mont Tendre (1679 m ü. M.) und der Chasseral (1607 m ü. M.). Nach dem Juragebirge wurde die mittlere Periode des Mesozoikums benannt (Trias – Jura – Kreide). Die Hauptfaltung des Juras fand vor 10 bis 3 Mio. Jahren statt. Im W wurden die mesozoischen Sedimente durch den Druck aus SE abgeschert und mit dem Mittelland auf der schiefen Ebene der Europäischen Platte gegen NW geschoben. Dies führte zur Entstehung eines Faltengürtels (Faltenjura). Der nördliche Teil des betroffenen Gebiets zerbrach in Blöcke. Durch den Druck aus S wurden einige davon im Vergleich zu den andern etwas herausgepresst (Tafeljura). Die Alpen Die Alpen ( Abb. 1.7, S. 18) erstrecken sich über nahezu 1000 km von Nizza bis Wien. Der schweizerische Teil wird als Zentral­ alpen bezeichnet. Die Schweizer Alpen bilden von den Hauptkämmen her stark vereinfacht ein lang gestrecktes «X» mit dem Kreuzungspunkt im Gotthardgebiet. Dadurch gibt es eine Alpennordseite, eine Alpensüdseite und einige inneralpine Längs-­ täler (Rhonetal, Rheintal, Engadin). Die Alpen weisen ein ausgesprochenes Hochgebirgsrelief auf, mit tief eingeschnittenen Tälern, markanten Bergketten und Gipfeln. Dies unterscheidet sie deutlich von den 16 GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 16 28.11.14 12:02 1 Grundwissen kompakt – Geologie der Schweiz im Überblick Abb. 1.6 Juralandschaft Schroffe Kalkfelsen, weiche Hügelzüge und Fichtenwälder mit Weiden: Ausblick auf den typischen Faltenjura (vom Chasseron Richtung N nach Frankreich). ä­ lteren europäischen Gebirgen, die bereits zu hügeligen Mittelgebirgen abgetragen wurden ( Abb. 1.3, S. 12). Wegen der grossen Höhendifferenzen ist die Abtragung in den Alpen intensiv. Sie wird aber durch die noch andauernde Hebung des Gebirgskörpers nahezu ausgeglichen ( Abb. 6.19, S. 164). Die Vergletscherung ist trotz erwärmungsbedingtem Gletscherschwund immer noch beträchtlich – doch dies ist nur eine klimatische Momentaufnahme. Die lang andauernden Gletschervorstösse im Quartär trugen durch ihren Geländeabtrag entscheidend zum heutigen Landschaftsrelief bei. Die Zentralalpen entstanden durch die Kollision von Europa mit dem Kleinkontinent Adria-Apulia. Dabei wurden Krustenteile beider Kontinente abgeschert und als Decken übereinandergeschoben. Die Südgrenze der Schweiz liegt noch ganz in den Al- pen. Erst in Italien schliesst das Pobecken an ( Abb. 1.2, S. 11). Der nördliche Alpenrand ist nur der heutige Erosionsrand von alpinen Decken aus etwas härteren Gesteinen ( Abb. 1.4, S. 15). 1.3 Die geologische Erforschung der Schweiz Die geologische Forschung geht von dem aus, was heute beobachtbar ist, und schliesst daraus auf die Vergangenheit. Das nennt man Aktualismus. Ob die geologischen Prozesse in der Vergangenheit wirklich gleich abliefen wie heute, wissen wir kaum. Geologische Erkenntnisse sind also stets mit einer gewissen Unsicherheit behaftet. Auch wenn wir dies hier nicht mit jeder Formu- 17 GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 17 28.11.14 12:02 Geologie der Schweiz Abb. 1.7 Die Alpen: berühmte Gipfel, Gletscher und Bergseen Der Lac de Fully, ein blauer Edelstein unterhalb der Dent de Morcles in den Walliser Alpen, im Hintergrund der vergletscherte Grand Combin (4314 m ü. M.), dazwischen unsichtbar das Rhonetal. lierung andeuten, sondern den aktuellen Wissensstand als heute gültige Fakten präsentieren, sollte dies im Hinterkopf bewahrt werden. Es ist sogar so, dass sich die Wissenschaft über verschiedene Fragen nicht einig ist. Der Mensch hat ein Bedürfnis nach absoluten Wahrheiten, nach Beweisen. Doch der geologische Erkenntnisprozess ist im Fluss, und der Stand des Wissens wird immer wieder durch Entdeckungen überholt. Dies macht Geologie erst so richtig spannend. Es kann noch Neues aufgespürt werden – vielleicht durch Ihre Beobachtungen? tat von über zweihundert Jahren Forschung ist. Es ist das Gemeinschaftswerk vieler Hunderter von Geologinnen und Geologen, die in mühsamer Kleinarbeit unter oft viel schwierigeren Bedingungen als heute die Bausteine der aktuell gültigen Theorien zusammentrugen. Um diese Entwicklung transparent zu machen, folgt hier ein kurzer wissenschaftsgeschichtlicher Abriss davon – zur Würdigung der Pioniere, auf deren Erkenntnissen wir aufbauen. Der heutige Wissensstand scheint so selbstverständlich. Wissen ist jederzeit im Internet abrufbar, in Zeitschriften publizierte neueste Forschungsergebnisse sind online einzusehen. Die Forschung profitiert durch die weltweite Vernetzung. Es ist uns kaum bewusst, dass das heutige Wissen das Resul- Es waren Gelehrte, die aus Wissensdurst ihre Angst vor dem Gebirge überwanden. Sie entdeckten Mineralien, Gesteine und Versteinerungen, machten viele oft richtige und wichtige Beobachtungen, waren aber begreiflicherweise ausserstande, sie in einen grösseren Zusammenhang zu stellen. Die Pioniere 18 GnaegiLabhart_GeologiederSchweiz_9A_14.indb 18 28.11.14 12:02
